“化学生物学”课程调查及对教学的几点思考

以华中师范大学2015年首次开设"化学生物学"课程为切入点,针对2013级应用化学专业和化学生物学英才班开展了课前调查,并进行了统计分析。调查结果显示,学生对于该课程的认识普遍存在学习动机缺失、学习被动、学习目标单一和评价方式不科学等问题。随后,针对以上现状,提出了引入生动的教学方式、培养学生主动的学习习惯,以及启发学生批判性的思维模式等对策,取得了良好的教学效果。     

一种基于丹磺酰胺染料的高选择性汞(Ⅱ)离子荧光探针

对人类健康和社会环境而言,汞离子被认为是毒性最大的金属离子之一.本文设计、合成了一种新型基于丹磺酰胺染料的荧光探针,并研究了其对金属阳离子的识别性质.研究结果表明:该荧光探针在水溶液中,对汞离子具有高度的选择性和良好的灵敏度,且不受其它金属阳离子的干扰.该探针对汞离子的检测限可以达到2.1×10-8 mol/L.该探针极低的检测限和良好的水溶性表明其可用于活细胞中检测汞离子.生物成像实验证实该探针具有良好的细胞膜透性和生物相容性.     

单原子材料类酶催化及生物医学应用研究进展

纳米酶因其经济、 稳定、 性质可调和可循环利用等诸多优势, 成功地克服了天然酶在实际应用中的不足. 单原子材料的出现使得对纳米酶的研究迈入原子水平, 其较高的原子利用率、 独特的配位环境和较强的金属-载体相互作用为揭示纳米酶构效关系及调控类酶活性提供了可能. 本文总结了近年来单原子材料类酶催化的研究进展, 重点讨论了单原子材料类酶活性的调控策略和催化机理, 概述了单原子类酶材料在癌症治疗、 抗氧化治疗、 抗菌以及生物传感等方面的应用, 并对单原子类酶材料的发展前景进行了展望.     

新型嘧啶-水杨酸类抑制剂的设计、合成及其生物活性研究

乙酰羟酸合成酶(Acetohydroxyacid synthase, AHAS)是一类重要的除草剂靶标,但是靶向AHAS的抑制剂是所有除草剂类型中抗性最为严重的一类,因此设计具有反抗性的AHAS抑制剂显得尤为必要.本工作基于前期低抗性AHAS抑制剂结构,利用"构象柔性度分析"的设计策略合理增加分子柔性,设计并合成了13个含"双氧桥"结构的嘧啶水杨酸类抑制剂.目标分子均经过氢谱(~1H NMR)、碳谱(~(13)C NMR)和高分辨质谱(HRMS)确证.酶水平活性结果显示,部分化合物对P197L突变体表现出了微摩尔水平的抑制作用,特别是2-((4,6-二甲氧基嘧啶-2-基)氧基)-6-(2-氟-4-硝基苯氧基)-4-甲基苯甲酸(6l)对P197L突变体表现出了良好的反抗性.盆栽除草活性结果表明,个别化合物对抗性杂草播娘蒿具有一定的除草活性,其中2-((4,6-二甲氧基嘧啶-2-基)氧基)-6-(2-氟苯氧基)-4-甲基苯甲酸(6b)在150g ai/ha浓度下,对敏感生物型播娘蒿和抗性播娘蒿均达到80%的除草防效,具有进一步深入研究的价值.     

O-烷基α-(取代苯氧乙酰氧基)烃基膦酸盐的合成与生物活性

为了研究O-烷基α-(取代苯氧乙酰氧基)烃基膦酸衍生物的结构活性关系,以取代苯氧乙酸为起始原料,经氯化亚砜氯化后得中间体2,然后与不同取代的α-羟基烃基膦酸酯(1)反应制备关键中间体3,再与碘化钠或溴化锂反应,合成了14个未见文献报道的O-烷基α-(取代苯氧乙酰氧基)烃基膦酸盐4.通过1H NMR,IR,MS和元素分析对所合成的化合物进行了结构表征.初步的生物活性测试结果表明:大多数目标化合物具有较好的除草活性或杀菌活性.化合物4a在1.5 kg/ha剂量下对所测单、双子叶植物的抑制率均达到了100%;在50μg/g的剂量下,化合物4h~4m对油菜菌核菌和黄瓜灰霉菌的抑制率达到90%以上.     

毛细管区带电泳测定D1蛋白酶的活性及其抑制剂先导化合物的筛选

建立了毛细管区带电泳技术快速测定D1蛋白酶活性及其抑制剂先导化合物的筛选方法。实验选用未涂层熔融石英毛细管(43 cm 5mm)和磷酸盐缓冲溶液(50 mmol/L, pH 3.0)作为分离介质,运行电压18 kV,测定了D1蛋白酶的活性并对部分抑制剂先导化合物进行了筛选。结果表明, ITP26和ITP21两种异噁唑噻唑哌啶类先导化合物对蛋白酶活性具有抑制作用,抑制率分别为26%和13%。     

蛋白质翻译后脂修饰的结构和功能分析:靶向细胞脂信号

蛋白质翻译后脂修饰是指蛋白质在核糖体合成后与疏水脂质分子的共价结合.在已知共价化学修饰中,脂质分子独特的物理化学性质赋予了蛋白质特殊的结构和功能,并极大地影响蛋白质的膜锚定能力、转运和定位途径、信号转导以及蛋白质相互作用等.多样化的脂质结构和结合方式决定了脂修饰蛋白功能的复杂性,这些脂修饰蛋白与其他已知或未知修饰蛋白一起,在细胞多层次交叉调控信号转导通路中互相影响,协同作用,从而实现对生理活动的精细调控.开展蛋白质翻译后脂修饰结构与功能分析是揭示微生物感染、免疫调节、肿瘤发生发展等机制的重要途径,对发现和筛选疾病标志物以及挖掘新型药物靶标具有重要意义.     

含喹唑啉二酮片段的新型三酮类化合物的合成及生物活性

对羟苯基丙酮酸双氧化酶(EC 1.13.11.27, HPPD)是一个重要的除草剂作用靶标. 为了寻找具有高效除草活性的新型HPPD抑制剂, 在前期研究的基础上设计合成了24个含有喹唑啉二酮结构的三酮类化合物9a～9x. 所合成的化合物均经过¹H NMR, ¹³C NMR和 HRMS的表征. 以来源于拟南芥的HPPD (AtHPPD)为测试对象进行酶抑制活性筛选, 结果表明所合成的大部分化合物对AtHPPD均表现出了较好的抑制效果, 其中化合物9i的K_i 值为0.005 μmol/L, 显著优于商品化对照药剂硝磺草酮(K_i=0.013 μmol/L). 进一步温室盆栽筛选结果表明, 多数化合物在150 g ai/ha的剂量下对六种供试杂草中的至少一种表现出80%以上的防效, 特别是化合物9g在37.5 g ai/ha的低剂量下对所测试的六种杂草中的四种仍表现出了大于85%的抑制效果, 同时9g 在150 g ai/ha的剂量下对水稻和小麦均表现出了很好的作物安全性, 可以作为先导化合物供进一步深入研究.     

蛋氨酸亚砜/蛋氨酸亚砜还原酶荧光检测研究进展

蛋白质蛋氨酸亚砜化是一种重要的氧化还原依赖的蛋白质翻译后修饰,不仅是氧化应激的重要标志物之一,也是一种蛋白质功能调控开关可影响活性氧信号转导,与一系列疾病尤其是神经退行性疾病的发生发展密切相关。 在许多生物体中,蛋氨酸亚砜还原酶是目前已经发现的唯一能将蛋白质蛋氨酸亚砜还原为蛋氨酸的物质,可以修复氧化损伤蛋白,恢复蛋白质功能,调控细胞氧还平衡,对相关疾病的治疗具有非常重要的意义。 本文重点介绍蛋氨酸亚砜和蛋氨酸亚砜还原酶的结构和催化机理,综述蛋氨酸亚砜和蛋氨酸亚砜还原酶荧光探针的部分研究进展,对该领域的研究前景进行展望。     

模板导向的亚胺型夹套法在构筑N-杂冠醚类机械互锁分子中的应用

近些年来,随着超分子化学的发展,基于N-杂冠醚骨架的机械互锁分子受到了人们越来越多的关注。与传统的合成方法相比较,基于模板导向的亚胺型夹套法在构建N-杂冠醚类机械互锁分子中具有独特的优势,并且取得了许多重要的进展。科学家们不仅拓展了基于N-杂冠醚的机械互锁分子的拓扑学结构,而且丰富了其在多个领域的应用。基于此,本文总结了近十年来模板导向的亚胺型夹套法在构筑具有不同拓扑学结构的N-杂冠醚类机械互锁分子(如轮烷、索烃、杂轮烷、轮烷-索烃集成体、低聚物、菊花链和树枝状分子)及其在功能化方面的应用进展。